无处不在的施乐公司的迷人、曲折的历史

当一家科技公司的名字成为动词进入词汇时,就知道它已经取得了巨大的成功——“谷歌”就是在线搜索信息;“Zoom”指的是视频会议;“Skype”就是进行视频通话。但开启现代科技潮流,可以追溯到20世纪60年代的,是施乐。然而,与许多年轻的科技同行不同,施乐走向词汇荣耀的道路漫长而艰辛。

静电成像,或称静电复印术的发明者切斯特·卡尔森(Chester Carlson)推销了他的设计长达十年,最终于1947年与一家总部位于罗切斯特的小型照相纸公司Haloid达成制造协议。在一个被可靠的19世纪复制发明——碳纸、油印机和照片——所统治的世界里,一种利用导电性和干墨扫描和复制印刷在纸上的任何东西的机器的实用性似乎遥不可及。对于Haloid公司来说,年收入仅为675万美元(相当于今天的9500万美元),主要依赖于化学照相过程,这是一场可能让公司一飞冲天或一蹶不振的巨大赌博。

仅仅两年后,《大众科学》杂志首次报道了静电复印术,Haloid公司推出了卡尔森静电复印机的庞大笨重的模型。他们称之为XeroX复印机。幸运的是,XeroX在小型办公室中找到了足够的市场,产生了足够的现金来维持公司的运营和持续的研发。

到了1955年,随着Haloid公司推出CopyFlo,静电复印机取得了重大的技术飞跃。CopyFlo用一个滚筒取代了平板成像板,加快了复印过程。CopyFlo也改变了他们产品线笨拙的命名法,将“xenographic machine”和“electrophotocopier”简化为“复印机”。但正是1959年推出的914型无碳纸复印机,将Haloid Xerox——公司在一年前已更名——推向了巅峰。到1961年,Haloid Xerox抛弃了它的根基,去掉了“Haloid”。施乐不仅仅是一家公司,它的名字已经成为复制一切的代名词。

但是,即使在20世纪60年代施乐飞速发展的同时,它最深刻的发明尚未到来。公司对富有远见的研发的承诺,始于二十年前Haloid公司对一项未经证实的技术进行了大胆的投资,不久将集中在施乐革命性的帕洛阿尔托研究中心(Xerox PARC)。除了打印机和扫描仪,这个传奇研究实验室还诞生了新颖的信息时代发明,如包括鼠标和窗口的Macintosh电脑;用于在家庭、办公室和数据中心联网电脑的以太网技术;电视广播的交互式天气地图;以及文字处理和图像动画等基础软件程序。然而,由于未能从这些新颖的发明中获利,施乐于2002年剥离了Xerox PARC,并最终于2023年将其捐赠给了非营利研究机构SRI International

卡尔森用了二十多年的时间才实现了他的文件复制愿景——这个愿景始于他在纽约皇后区的厨房,在那里他制作了他的第一份副本,“10.-22.-38 ASTORIA”。从八十多年前这些朴实的根源,诞生了使我能够在卡尔森时代无法想象的短暂时间内写下这个故事的技术——使用文字处理器,在一台配备了显示器、键盘和鼠标的个人电脑上,并通过以太网连接将其发送给我的编辑。

1949年,《大众科学》杂志就深刻理解了卡尔森最初的发明将具有颠覆性,详细介绍了静电成像的工作原理。“这项新技术不需要皂化、油墨、压力或化学药品,”作家保罗·埃利斯(Paul Ellis)解释道。“静电荷在细粉的帮助下完成工作。”埃利斯还描述了卡尔森顽固地坚持他的发明将是革命性的,尽管这位发明家可能从未想到他公司的名字会成为一个动词。


来源:《大众科学》1949年1月刊

1949年1月:《静电将图像吸附到纸上》,作者:保罗·F·埃利斯

静电复印术诞生于厨房实验室,使印刷和摄影真正电气化。

十多年前一个凉爽的夜晚,两个人爬上了阿斯托里亚长岛一家酒吧楼上一个吱呀作响的房间。这个曾经是厨房的房间几乎空无一物。

房间里有一个小水槽、一张桌子和一个橱柜。桌子上摆放着一堆盒子、托盘以及金属和纸张。

其中一人是切斯特·F·卡尔森(Chester F. Carlson),一位从物理学家转行的专利律师。另一人是他雇来做他厨房实验室助理的朋友。

“现在,”卡尔森说,“进行大测试。”几分钟后,他从一块金属板上抽出一张纸。上面印着:“阿斯托里亚,1938年10月22日”。

就这样,静电复印术诞生了,这是150年来在图像转移到纸张艺术方面的一项新技术。

在接下来的几年里,卡尔森徒劳地试图说服制造商投资他的工艺。最终,在1944年,他的想法引起了一家研究公司的兴趣。如今,静电复印术即将上市。

静电复印术利用静电将图像和文字吸附到纸上。

这是一种干式工艺。它可以用于在几乎任何类型的表面上印刷,正如哥伦布市Battelle纪念研究所的科学家们和罗切斯特市Haloid公司的科学家们最近所展示的那样,后者获得了使用和许可该工艺的权利。

静电复印术的名字来源于希腊语“xeros”(意为“干燥”)和“graphos”(意为“书写”)。其发音为ze-rog’-ra-fee。

这项新技术不需要皂化、油墨、压力或化学药品。静电荷在细粉的帮助下完成工作。

静电复印过程的关键在于一个光电导板,它相当于普通摄影中使用的胶片或纸张。这个板由导电基材(如金属板或箔)组成,上面涂有光电导绝缘材料。这种涂层在黑暗中是绝缘体,但在暴露于可见光时会导电。其中一种使用的材料是蒽,一种煤焦油衍生物。

然后,在特殊设计的装置中,将带正电的电荷喷洒到涂层板上。这使其对光敏感。

当用于摄影时,感光板然后在相机或接触式打印框中曝光,就像银盐乳胶胶片或银盐乳胶纸一样,曝光于图像图案。 wherever light strikes the plate, the coating becomes conductive and discharges its electrostatic surface charge into the backing metal. 在光线未照射到的地方,表面电荷仍然保留。

然后,显影使潜伏的电图像可见。这通过将特制的显影粉流过印版来实现。粉末由两部分组成:相对粗糙的载体材料和超细的显影树脂——沥青粉或低熔点合成树脂。

来源:《大众科学》1949年1月刊
来源:《大众科学》1949年1月刊

在这里,电力再次发挥作用。带负电的粉末被吸引到印版上带正电的部分并附着在上面。但是,它们会从被光照亮的部分脱落,因为这些部分没有静电荷来 удержи住它们。结果是粉末形成的,与原始主题镜像反转的阳图。

有了印版上的图像,下一步就是制作永久性印件。这通过将一张纸放在显影的印版上,并使用与感光板相同的充电喷雾装置为纸张充电来实现。然后,粉末颗粒会失去与印版的亲和力,转而被吸引到带电的纸张上。它们实际上是通过电荷在空间中被拉动的。

这种转移使图像恢复到其真实的左右关系。

接下来是定影——使印件永久化。新鲜显影的印件只需加热几秒钟。加热会熔化粉末颗粒,并将它们熔合到纸上,从而产生永久的、不晕染的印件。

从静电复印术衍生出静电印刷——这更加简单,并且有一天可能用于印刷报纸。Battelle和Haloid的工程师已经建造了一个模型印刷机,其印刷速度与普通报纸印刷机相当。

静电印刷也是从印版进行的,该印版由导电基材(如金属板)上的绝缘材料图像组成。印版可以通过传统的照相工艺或通过静电复印术制作。Haloid的工程师们也认为,甚至可以通过使用特殊的碳纸在打字机上制备印版,以提供导电绝缘材料。

来源:《大众科学》1949年1月刊

印刷机如何工作

静电印版固定在特制轮转印刷机的滚筒上。在此过程中,图像印版首先经过一个将静电荷均匀地分散在其整个表面的装置。电荷会立即从导电的非印刷区域流失,但会保留在绝缘的印刷区域上。

随着滚筒转动,印版随后进入显影室。在这里,粉末会倾泻而下,但只会附着在仍带有静电荷的印版部分。

在滚筒的下一个位置,显影后的印版会经过纸张,纸张以与普通印刷机相同的方式送入机器。纸张和印版随后通过放电点,同时将图像转移到纸张上,并为下一次旋转重新为印版充电。承载着其粉末图像的纸张随后通过加热单元。然后,就像在静电照片印刷中一样,通过熔化粉末到纸上使图像定影。

 

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比尔·古尔吉

特约撰稿人

比尔·古尔吉(Bill Gourgey)是《Popular Science》杂志的撰稿人,也是一位非官方的数字考古学家,他喜欢挖掘PopSci庞大的档案库来更新值得关注的旧故事(是的,旋转木马也是值得关注的)。


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